Связь между диаграммой состояния двойных сплавов и свойствами сплава.

Зависимость между свойствами сплавов и их диаграммами состояния изучалась Н. С. Курнаковым, который в свое время установил примерную зависимость между типом диаграмм и их твердостью и электросопротивлением. В дальнейшем эта работа была пополнена исследованием ряда механических и технологических свойств — прочности, пластичности, жидкотекучести, усадки, ликвации, пористости, обрабатываемости резанием и давлением и способности к термической обработке.

Для сплава с компонентами, нерастворимыми друг в друге в твердом состоянии и образующими механическую смесь, твердость НВ и электросопротивление р изменяются примерно по закону прямой.

Однако в случае измельченности (мелкозернистости) структуры компонентов (например, у сплавов эвтектического состава) наблюдается более высокая твердость и прочность. Кроме того, эвтектические сплавы отличаются ценными технологическими свойствами — низкой температурой плавления и жидкотекучестью, они обеспечивают хорошее заполнение формы при литье. Кроме того, эвтектические сплавы применяются в качестве припоев и особо легкоплавких сплавов.

В сплавах с компонентами, образующими твердые растворы с неограниченной или с ограниченной растворимостью, твердость НВ и электросопротивление р изменяются по кривой; даже небольшие добавки другого компонента в чистый металл резко увеличивают и НВ и р. При этом, несмотря на увеличение твердости, пластичность не всегда снижается, а иногда даже увеличивается. Поэтому и механические смеси с измельченной структурой, и твердые растворы являются ценным материалом для деталей машин. Наименьшим электросопротивлением обладают чистые металлы, поэтому чистые медь и алюминий применяются для электрических проводов. Наоборот, некоторые твердые растворы, обладающие высоким электросопротивлением и малым температурным коэффициентом, применяются для нагревательных приборов, печей и реостатов.

Образование химического соединения в сплаве дает скачок в изменении свойств: твердость НВ и электросопротивление р резко повышаются. Наиболее высокой твердостью обладают карбиды (соединения металлов с углеродом).

В отношении других технологических свойств узкий интервал температур затвердевания, т. е. небольшое расстояние между линиями ликвидуса и солидуса, позволяет получить более однородную структуру сплава и концентрированную усадочную раковину, которую можно вывести в прибыль отливки, и добиться большей плотности металла. При широком (по температуре) интервале затвердевания сплав получается часто пористым, но усадка уменьшается.

Горячей и холодной обработке давлением лучше поддаются однофазные сплавы — чистые металлы или однородные твердые растворы; двухфазные сплавы в случае расположения одной из фаз по границам зерна другой фазы могут привести к красноломкости или хладноломкости.

Обрабатываемость сплавов режущим инструментом тесно связана с их структурой. Лучше и легче обрабатываются режущим инструментом структурно неоднородные сплавы.

Особенно большое значение имеют диаграммы состояния для определения, может ли сплав изменять свои свойства в результате термической обработки.